Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Перманганатометрия


Перманганатометрическим титрованием называется титриметрический метод анализа, основанный на использовании в качестве титранта KМnO4.

Перманганатометрическое титрование проводят чаще всего в кислой среде, реже – в нейтральной. Щелочные растворы KМnO4 используют для количественного определения некоторых органических соединений: спиртов, альдегидов. Во всех трёх случаях продукт восстановления иона МnO4 и редокс-потенциал системы различны:

 

а) МnO4 + 8H+ + 5ē = Mn2+ + 4H2O,

E0(МnO4/ Mn2+) = +1,58В, рН<4;

 

б) МnO4 + 2H2O + 3ē = MnO2↓ +4OH,

Е0(МnO4/ MnO2) = +0,6В, рН≈5-8;

 

в) МnO4 + ē → МnO42–,

Е0(МnO4/МnO42–) = +0,54В, рН>9.

 

Таким образом, в кислой среде, окислительная активность KМnO4 является самой высокой, что позволяет при этих условиях определить гораздо большее число различных восстановителей, чем в нейтральной и щелочной средах. Кроме того, при титровании в нейтральной и слабощелочной средах образуется тёмно-бурый осадок MnO2, сильно затрудняющий фиксирование точки эквивалентности.

Для создания кислой среды в перманганатометрии используют разбавленный раствор H2SO4 (c(H2SO4)) ≈ 1моль/дм3.

Азотная кислота (особенно содержащая оксиды азота) сама является сильным окислителем и может, наряду с KМnO4, окислять определяемое вещество, что приведёт к получению заниженных результатов анализа. Соляная и другие галогеноводородные кислоты (HBr, HI) будут, наоборот, окисляться KМnO4:

 

2KМnO4 + 16 HCl → 5Cl2 +2MnCl2 + 2 KCl +8H2O

 

Продуктом восстановления иона МnO4 в кислой среде является бесцветный ион Mn2+, что очень удобно для определения точки эквивалентности.

Рабочий раствор KМnO4 по точной навеске кристаллического вещества приготовить невозможно, т.к. в нём всегда содержится некоторое количество MnO2.

Кроме того, MnO2 образуется при окислении органических соединений, присутствующих в окружающей среде, например в воздухе.

В водных растворах концентрация KМnO4 со временем уменьшается, так как перманганат калия частично расходуется на окисление различных посторонних примесей (присутствующих даже в дистиллированной H2O) и самой воды.



 

4МnO4+ 2H2O → MnO2↓ + 3О2 + 4ОН

 

Данная реакция протекает достаточно медленно, поэтому правильно приготовленный раствор KМnO4 можно хранить в течение нескольких недель.

Обычно раствор KМnO4 готовят несколько больше заданной концентрации. Рассчитанную для этих целей навеску вещества взвешивают на технических весах.

Перед установлением точной концентрации раствор KМnO4 кипятят в течение небольшого промежутка времени (≈10 минут), а затем после охлаждения выдерживают в тёмной посуде несколько дней, чтобы завершились процессы окисления органических веществ и других примесей, содержащихся в H2O. После этого раствор фильтруют через стеклянный фильтр для удаления образовавшегося MnO2 и затем титруют рабочим раствором дигидрата щавелевой кислоты H2C2O4·2H2O или её натриевой соли Na2C2O4 (приготовленным по точной навеске вещества) в соответствии с уравнением:

 

2KМnO4 + 5H2C2O4 +3H2SO4 = 2MnSO4 + 10CO2 +K2SO4 +8H2O

 

Данная реакция протекает медленно, поэтому на начальном этапе её проводят при нагревании (около 700С). Также она является автокаталитической – роль катализатора выполняют образующиеся ионы Mn2+. К концу титрования их накапливается большое количество и реакция с достаточной скоростью начинает протекать и при обычных условиях.

Перегревать раствор H2C2O4 (тем более доводить его до кипения) нельзя, т.к. растворенное вещество при этом будет частично разрушаться:

 

H2C2O4 H2O + CO2 + CO

 

Вместо нагревания к раствору щавелевой кислоты можно добавить определенное количество горячей H2O с таким расчётом, чтобы температура смеси стала равной приблизительно
60-80оС.

Индикаторы в перманганатометрическом титровании обычно не используются. В их роли выступает раствор KМnO4, имеющий интенсивную фиолетовую окраску. Конечную точку титрования обнаруживают по исчезновению окраски раствора KМnO4 (если к нему прибавляют из бюретки исследуемый раствор) или, наоборот, появлению неисчезающей слабо-розовой окраски при добавлении одной лишней капли выступающего в роли титранта раствора KМnO4.

Не рекомендуется оставлять раствор KМnO4 в бюретках на длительное время.

Метод перманганатометрии широко применяют на практике для определения окислителей и восстановителей, при этом используют все приёмы титрования: прямое, обратное и заместительное.

Для определения восстановителей (Н2О2, ионов Fe2+ и др.) используют прямое титрование в сернокислой среде:

 

2О2 + 2KМnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 +K2SO4 +5O2 +8H2O

 

При определении сильных восстановителей, окисляющихся кислородом воздуха, применяют метод замещения. Например, для определения ионов Сr2+ к анализируемому раствору вначале добавляют в избытке ионы Fe3+, а затем образовавшиеся в результате протекания реакции:

 

Сr2+ + Fe3+→ Сr3+ + Fe2+

 

ионы Fe2+ титрируют стандартным раствором KМnO4.

При определении окислителей используют обратное титрование. Для этого к определённому объёму анализируемого раствора (например K2Cr2O7) прибавляют точный, но заведомо избыточный объём раствора восстановителя (Na2C2O4, FeSO4 и др.). При этом исследуемый окислитель полностью расходуется:

 

K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

 

Избыток не прореагировавшего восстановителя оттитровывают рабочим раствором KМnO4:

 

2KМnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 +5Fe2(SO4)3 + K2SO4 +8Н2O

 

Обратное титрование применяют для определения органических веществ, т.к. при их прямом титровании в щёлочной среде реакция протекает медленно, а образующийся ион МnO42– имеет интенсивную зелёную окраску, что делает невозможным точное фиксирование конца титрования.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Способы определения точки эквивалентности | Иодометрия

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 787; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.005 сек.